18. – 21. Januar 2022

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Energieeffizienz in Rechenzentren – ungenutzte Potenziale

Innovationen im Fokus  Die Schweiz ist attraktiv für Rechenzentren und die bereits hohe Dichte an solchen Bauten wird in den nächsten Jahren noch stark zunehmen (+825 MW bis 2026). Rechenzentren sind aber energieintensive Infrastrukturen, die grösstenteils relativ ineffizient konzipiert und betrieben werden. Die im April vom BFE publizierte Studie geht von einem ungenutzten Effizienzpotenzial von 46% aus.



Kontext Energieperspektiven 2050

Die Dekarbonisierung bzw. die Reduktion der CO2-Emissionen geht einher mit der Elektrifizierung des Gebäudeparks und stellt zusammen mit dem Rückbau der Kernkraftwerke bis 2035 eine Herausforderung für die jederzeit sichere und möglichst unabhängige Stromversorgung dar. Rechenzentren sind bekanntermassen nicht nur «24/7 Verbraucher», sondern auch sehr sensitiv, wenn es um die Versorgungssicherheit geht. Insofern ist es wichtig, dass bestehende aber auch neue Rechenzentren möglichst energieeffizient betrieben bzw. konzipiert werden. Das heisst, es gilt konzeptionell die Anschlussleistung zu minimieren und im Betrieb die Parameter zu optimieren. Beides findet heute kaum statt, zumal es weder normative noch behördliche Vorgaben gibt. Das Thema scheint trotz internationaler Standards (zB ASHRAE, USA, 2004) und dem Commitment der IT-Industrie auch nach über 15 Jahren immer noch nicht bei Bauherren und Planern angekommen zu sein. Die aktuelle BFE-Studie reiht sich in die seit 2004 publizierten Grundlagen und Informationskampagnen sowie Förderprogramme ein, aber zieht ein ernüchterndes Fazit: 46% brachliegendes Potenzial.

Energieeffizienz in Rechenzentren
Abb 1: Zuwachs des Leistungsbedarfs für Rechenzentren in den nächsten 5 Jahren (Quelle: Studie BFE «Rechenzentren in der Schweiz - Bau- und Ausbaupläne», Februar 2021)

 
Kompetenz und Konsistenz

Zunächst ist festzuhalten, dass im Bereich der Rechenzentren zwei Welten aufeinandertreffen, die keinen interdisziplinären Diskurs pflegen. Zum einen die IT-Welt, welche sich nur um die Betriebssicherheit der Server sorgt und zum andern die Bauwelt, welche die Anforderungen der IT-Komponenten nicht kennt. Es fehlt also die holistische Kompetenz, eine Grundvoraussetzung, um systemische Lösungen mit hoher Energieeffizienz zu generieren. Es wäre an der Zeit, dass die Ansprüche der IT-Prozesse mit den Möglichkeiten der bauseitigen Infrastruktur besser abgestimmt und konsistente Lösungen generiert werden. So ist es zum Beispiel unerklärlich, weshalb in der Schweiz die Abwärme der Rechenzentren, mit wenigen Ausnahmen, immer noch mittels mechanischen Kältemaschinenprozessen abgeführt werden und nicht zu 100% mittels Freecooling. Aber so lange das Dogma von Systemraumtemperaturen <26°C und Zulufttemperaturen <22°C herrscht und die von der IT-Industrie seit 2004 empfohlene Zulufttemperatur von 27°C nicht zur Kenntnis genommen wird, wird sich das nicht ändern. Dabei wäre die energetische Effizienz sogar mit der ökonomischen vereinbar und eine Win-Win-Lösung praktisch immer möglich. Adiabate Kühlung heisst die Lösung welche auch bei sommerlichen Aussentemperaturen von 32°C eine Wärmesenke von 21°C ohne Kältemaschinen zulässt und nicht nur bei der Ausnahmesituation einer Seewasserkühlung ein ganzjähriges Freecooling erlaubt.

Energieeffizienz in Rechenzentren
Abb 2: Abgeschätzter Stromverbrauch in Rechenzentren/Serverräumen der Schweiz sowie verbleibendes Energieeffizienzpotenzial (Quelle: BFE-Studie «Rechenzentren in der Schweiz – Stromverbrauch und Effizienzpotenzial», April 2021)

 

Adrian Altenburger, HLK-Ing. HTL/MAS Arch. ETH/SIA, leitet seit 2015 den Bachelor- und Masterstudiengang Gebäudetechnik|Energie an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur. 
In dieser Funktion übernimmt er an der HSLU zusammen mit den weiteren Studiengangleitern des Fachbereichs Bau schweizweit eine führende Rolle in der interdisziplinären Ausbildung für das Gebäude als und im System.

 

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